JPH11201895A - 光学部材の内部不均質の検査方法および工具ガラス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 研磨加工を不要とし、簡易に、光学ガラス部
材の内部不均質を検査することを実現する。 【解決手段】 工具ガラス３２ａは、光学部材２４の表
面に嵌合可能な第１の表面３４ａと、この第１の表面３
４ａに対向する平面光学研磨面である第２の表面３４ｂ
とを有している。工具ガラス３２ｂは、光学部材２４の
表面に嵌合可能な第１の表面３６ａと、この第１の表面
３６ａに対向する平面光学研磨面である第２の表面３６
ｂとを有している。これら工具ガラスは、光学部材を介
して互いに対向するような形で、それぞれ光学部材の表
面に装着されている。これら工具ガラスの装着は、各々
の第２の表面が互いに平行となるように行う。そして、
検査時には、例えば、工具ガラス３２ａの第２の表面３
４ｂが光の入射面となり、工具ガラス３２ｂの第２の表
面３６ｂが光の出射面となる。従って、このように構成
すると、検査試料１２の入射面３４ｂおよび出射面３６
ｂを実質的に平行になすことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光学部材の内部
不均質の検査方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光学部材を製造する際には、製造過程に
おける溶融時の諸条件の揺らぎ等によって、ガラス部材
の内部に、脈理、泡、微小泡および微結晶といった内部
不均質が発生することがある。そのため、製造されたガ
ラス部材は、品質保証のためにその内部不均質の検査を
行う必要がある。例えば、石英ガラスの場合、内部不均
質の検査にあたって、インゴットを適当な間隔で輪切り
にして円筒形の光学ガラス部材（以下、単に部材とも称
する。）を切り出す。そして、切り出された各部材毎
に、目視またはピンホール法といった方法を用いて内部
不均質の検査を行っていた。目視による検査とは、例え
ば、部材を光にかざして内部不均質を肉眼で見つける方
法である。また、ピンホール法を用いた方法では、例え
ば、日本光学硝子工業会規格の「光学ガラスの脈理の測
定方法（ＪＯＧＩＳ１１−１９７５）」が用いられてい
る。また、泡の検査方法としては、例えば、日本光学硝
子工業会規格の「光学ガラスの泡の測定方法（ＪＯＧＩ
Ｓ１２−１９９４）」が用いられている。また、微結晶
および微小泡の検査方法としては、例えば、日本光学硝
子工業会規格の「光学ガラスの異物の測定方法（ＪＯＧ
ＩＳ１３−１９９４）」が用いられている。

【０００３】そして、これらの検査の方法においては、
いずれも内部不均質の像（観察像）を得るために、検査
する部材の相対する２面を平行に光学研磨し、これら光
学研磨面をそれぞれ光の入射面および出射面として検査
を行っていた。さらに、光学研磨の加工の手間を省くた
めに、部材の相対する２面を平行に研削して、そこに部
材と同じ屈折率を有するマッチングオイルを塗布し、平
面の光学研磨ガラスを当てて光学面を得るオイルオンプ
レート法も一般的に行われていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年、レーザ精密加工
や光リソグラフィ技術の進歩に伴い、より高精度な光学
設計および制御が要求されている。そのため、使用され
る光学ガラス部材の内部均質への要求も高まり、光学素
子として使用する光学研磨面方向（光軸方向）のみなら
ず、光学研磨を施さない横方向（光軸方向に垂直な方
向）の内部均質の把握や制御も必要となっている。

【０００５】そこで、従来より、光学研磨面以外に、横
方向の内部均質の検査が可能な光学面を作る作業が行わ
れていた。図６は、上述した各検査方法に基づいて検査
するために光学ガラス部材の横方向に施した研磨加工の
例を示す平面図である。図６に示す光学ガラス部材１０
０は、加工前はほぼ円筒形状のものであり、図６にはそ
の上面（あるいは下面）側が示されている。光学研磨
は、光学ガラス部材１００の円筒面に対して行われる。
図６に示すように、光学研磨により、相対する平行な２
面がそれぞれ入射面１００ａおよび出射面１００ｂとし
て形成される。図中の破線ａは、光学素子の完成サイズ
を示すものである。このように、内部均質を検査するた
めには研磨加工代（破線ａより外側の部分）が必要とな
る。従って、このような円筒形の光学ガラス部材に対し
て、横方向（図６の矢印ｂで示す方向）から光を照射し
て検査する場合には、円筒面を研削する必要があるた
め、検査後の部材からできあがる光学素子のサイズはも
との部材よりも一回り小さくなるという問題があった。
また、広い視野で内部不均質を検査するためには、光学
面を複数にしたり、あるいは比較的広い範囲を研磨加工
する必要があった。

【０００６】従って、従来より、研磨加工が不要であ
り、簡易に、光学ガラス部材の内部不均質を検査するこ
とが望まれていた。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そこで、この発明の光学
部材の内部均質の検査方法によれば、光学部材を含む検
査試料に光を照射して得られる観察像によってこの光学
部材の内部均質を検査するにあたり、光学部材の表面
に、当該表面に嵌合可能な面を有した工具ガラスを装着
することにより、検査試料の光の入射面および出射面を
実質的に平行にすることを特徴とする。

【０００８】このように、この検査方法によれば、検査
を行う光学部材の表面に、検査光に対して透明な工具ガ
ラスを装着する。好ましくは、この工具ガラスは、検査
対象の光学部材の屈折率と同じものとする。この工具ガ
ラスは、光学部材の表面と一致する形状の面を有してい
る。従って、この面を光学部材の表面に沿わせた状態で
合わせることができる。また、この工具ガラスの、光学
部材に接合する面と対向する面が平面（光学研磨面）と
なっている。このような工具ガラスを用いれば、検査試
料の光の入射面および出射面を実質的に平行にすること
ができる。よって、従来のように光学部材を研磨する必
要がなくなる。

【０００９】この発明の光学部材の内部不均質の検査方
法において、好ましくは、第１の方向から検査試料に光
を照射して観察像が得られた場合、検査試料の光の入射
面および出射面の少なくとも一方の表面上であって印の
像が観察像と実質的に重なる位置に当該印を付け、検査
試料の入射面に対して第１の方向とは異なる第２の方向
から検査試料に光を照射したときに観察像と印の像とが
実質的に重なった場合、観察像が光学部材の内部不均質
に由来するものではなく印を付けた表面に由来するもの
と判断すると良い。

【００１０】このように、第１の方向とは異なる第２の
方向から光学ガラスに光を照射したときに観察像と印の
像とが実質的に重なった場合、その観察像が光学ガラス
の内部不均質に由来するものではなく、印を付けた表面
に由来するものと判断する。また、観察像が内部不均質
に由来する場合は観察像と印の像とが重ならない。従っ
て、観察像と印の像との重なり方によって、その観察像
が光学ガラスの内部不均質に由来するものか、印を付け
た表面に由来するものかを容易に判断することができ
る。従って、光学ガラスの内部不均質のより確実な検査
方法の実現を図ることができる。

【００１１】また、この発明の光学部材の内部不均質の
検査方法において、好ましくは、印として、入射面に入
射側印、および出射面に出射側印を付け、第２の方向か
ら光を照射したときの、入射側印の像と出射側印の像と
の距離に対する、観察像と入射側印の像および出射側印
の像の少なくとも一方との距離の比率に基づいて、内部
不均質の位置を求めると良い。

【００１２】このように、入射側印および出射側印を付
ければ、内部不均質の位置を求めることができる。

【００１３】また、この発明の光学部材の内部不均質の
検査方法において、光学部材が石英ガラスである場合は
石英ガラスインゴットまたはこのインゴットから切り出
された部材を検査試料とすることが好ましい。

【００１４】このように、石英ガラスインゴットの内部
不均質の位置を求めることができれば、インゴットの切
断にあたり、例えば、内部不均質の存在する位置で切断
することによって、内部不均質の少ない複数の光学部材
を効率よく切り出すことが可能となる。また、インゴッ
トの切断にあたり、例えば、複数の内部不均質が近接し
て存在している場合には、これらの内部不均質が含まれ
る部材の厚さが薄くなるようにインゴットを切断するこ
とができる。また、部材の内部不均質の位置を求めるこ
とができれば、この内部不均質を避けて、この部材をさ
らに切断することによって、内部不均質が含まれない一
回り小さな部材を切り出して得ることができる。

【００１５】従って、内部不均質の位置を求めることが
できれば、良品効率の向上を図ることができる。ここ
で、良品効率（若しくは、良品率）とは、例えば、イン
ゴットの質量Ｗに対する、内部不均質が検出されなかっ
た部材の合計の質量ｗの比率（ｗ／Ｗ）として表され
る。

【００１６】また、この発明の光学部材の内部不均質の
検査方法において、好ましくは、光学部材に照射する光
をピンホールを介した照射光とすると良い。

【００１７】ピンホールを介した照射光を用いたいわゆ
るピンホール法を用いれば、簡単な構造で、内部不均質
の検査を行うことができる。

【００１８】また、この発明の光学部材の内部不均質の
検査方法において、好ましくは、光学部材に照射する光
をシュリーレン光学系における照射光とすると良い。

【００１９】シュリーレン光学系を用いれば、暗いバッ
クグラウンドに明るい像として観察像および印の像を得
ることができるので、より精度良く内部不均質の検査を
行うことができる。

【００２０】また、この発明の光学部材の内部不均質の
検査方法において、好ましくは、シュリーレン光学系に
おける照射光を平行光とし、この平行光と平行でない軸
を回転軸として検査試料を回転させて、入射面に対する
平行光の入射角度を第１の方向の角度とは異なる角度に
変えることによって、第２の方向から検査試料に平行光
を照射すると良い。

【００２１】このように、シュリーレン光学系における
検査試料を照射する照射光を平行光とすれば、試料を回
転させて、検査試料の入射面に対する入射角度を変える
だけで、容易に第２の方向からの照射光を得ることがで
きる。

【００２２】また、この発明の工具ガラスによれば、光
学部材を含む検査試料に光を照射して得られる観察像に
よってこの光学部材の内部不均質を検査するときに用い
られ、光学部材の表面に嵌合可能な第１の表面と、この
第１の表面に対向する平面光学研磨面である第２の表面
とを有していることを特徴とする。

【００２３】このように、この工具ガラスは、光学部材
の表面と一致する形状の第１の表面を有している。従っ
て、この面を光学部材の表面に沿わせた状態で合わせる
ことができる。また、この工具ガラスの、光学部材に接
合する面と対向する第２の表面が平面光学研磨面となっ
ている。このような工具ガラスを用いれば、検査試料の
光の入射面および出射面を実質的に平行にすることがで
きる。よって、従来のように光学部材を研削等する必要
がなくなる。

【００２４】この発明の工具ガラスにおいて、好ましく
は、第１の表面を、光学研磨面としてあると良い。

【００２５】また、この発明の工具ガラスにおいて、好
ましくは、光学部材の屈折率と実質的に等しい屈折率を
有する材料で構成してあると良い。

【００２６】このように構成すれば、工具ガラスは検査
光に対して透明となり、接合面における反射、屈折、散
乱などを抑制できる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、図を参照して、この実施の
形態の光学部材の内部不均質の検査方法につき説明す
る。尚、参照する図は、この発明が理解できる程度に各
構成成分の大きさ、形状および配置関係を概略的に示し
ており、この発明は図示例にのみ限定されるものではな
い。

【００２８】一般に、光学素子の性能は、最終的な形状
例えばレンズになってはじめて分かるものである。しか
し、加工途中の半製品（光学部材）の段階で、内部不均
質を把握し、最終の製品である光学素子の性能を予想で
きれば、生産性および良品率を高めることができる。従
来の検査方法においては、内部不均質を評価するための
検査試料を用いていたために、光学素子の使用状況に近
い形での評価が困難であった。特に、内部不均質のうち
でも脈理は屈折率の不均質部分であるために、試料の厚
さや傾きに依存して見え方が変化する。そのため、ある
程度厚い試料を用いた方が肉眼では検査しやすく、光学
素子の使用状況に近い形での評価がしづらかった。この
実施の形態で説明する検査方法および工具ガラスによれ
ば、上述したような不都合がなくなる。

【００２９】この実施の形態の検査方法につき説明す
る。この実施の形態では、光学部材を含む検査試料に光
を照射して観察像を得て、この観察像に基づいて光学部
材の内部均質を検査する。その際に、光学部材の表面
に、当該表面に嵌合可能な面を有した工具ガラスを装着
することにより、検査試料の光の入射面および出射面を
実質的に平行にする。先ず、工具ガラスの構成および工
具ガラスの光学部材への装着の仕方について、図１を参
照して説明する。図１は、工具ガラスの構成を示す図で
ある。

【００３０】図１の（Ａ）は、工具ガラスを検査対象の
光学部材に装着したところを示す平面図である。図１
（Ａ）に示すように、この例では、検査対象として円筒
形状の光学部材２４を用いている。図１（Ａ）には、光
学部材２４の上面側（あるいは下面側）が示されてい
る。この光学部材２４は、例えば石英ガラス部材であ
る。そして、この光学部材２４の円筒状の面（以下、単
に円筒面と略称する。）に工具ガラス３２ａおよび３２
ｂを装着して検査試料１２とする。

【００３１】上述した工具ガラス３２ａおよび３２ｂ
は、それぞれ同じ形状のものである。図１（Ｂ）は、工
具ガラス３２ａの形状を示す斜視図である。図１（Ｂ）
に示すように、この工具ガラス３２ａは、光学部材２４
の表面に嵌合可能な第１の表面３４ａと、この第１の表
面３４ａに対向する平面光学研磨面である第２の表面３
４ｂとを有している。すなわち、工具ガラス３２ａは、
円筒面の第１の表面３４ａと平面の第２の表面３４ｂと
を有したシリンドリカルレンズ形状のガラス部材であ
る。

【００３２】工具ガラス３２ａおよび３２ｂは、光学部
材２４を介して互いに対向するような形で、それぞれ光
学部材２４の表面に装着されている。これら工具ガラス
３２ａおよび３２ｂの装着は、各々の第２の表面３４ｂ
および３６ｂが互いに平行となるように行う。そして、
検査時には、例えば、工具ガラス３２ａの第２の表面３
４ｂが光の入射面となり、工具ガラス３２ｂの第２の表
面３６ｂが光の出射面となる。従って、このように構成
した結果、検査試料１２の入射面３４ｂおよび出射面３
６ｂを実質的に平行になすことができる。

【００３３】尚、工具ガラス３２ａおよび３２ｂは、そ
れぞれ光学部材２４の屈折率と実質的に等しい屈折率を
有する材料で構成してある。このようにすれば、これら
工具ガラス３２ａおよび３２ｂは検査光に対して透明で
あり、また、光学部材２４との接合面における検査光の
反射、屈折、散乱等を抑止することができる。

【００３４】また、工具ガラス３２ａの第１の表面３４
ａおよび工具ガラス３２ｂの第１の表面３６ａは、それ
ぞれ光学研磨してあるのが良い。このように光学研磨し
ておけば、いわゆるオイルオンプレート法を用いる必要
もない。これら工具ガラス３２ａおよび３２ｂの第１の
表面３４ａおよび３６ａが、単なる研削面の場合には、
オイルオンプレート法を実行する必要がある。この場合
には、工具ガラス３２ａの第１の表面３４ａと光学部材
２４の表面との間、および工具ガラス３２ｂの第１の表
面３６ａと光学部材２４の表面との間に、それぞれマッ
チングオイルを塗布してから装着を行う。このマッチン
グオイルとして、光学部材２４の屈折率と同じ屈折率の
ものを用いるのが好ましい。

【００３５】次に、上述した検査試料１２を用いて、光
学部材２４の内部不均質の検査を行う手順につき説明す
る。

【００３６】この実施の形態で説明する検査方法では、
検査精度が、工具ガラスの平面光学研磨面（面３４ｂ、
３６ｂ）、接合面（面３４ａ、３６ａ）、被検物（光学
部材２４）の検査面の加工精度およびマッチングオイル
の選択により決定される。研削面の表面粗さはマッチン
グオイルと同様に被検物の屈折率により決定される。被
検物が高い屈折率を有する場合は、空気との界面での散
乱量が増加するため、表面粗さを小さくする必要があ
る。また、被検物は比較的厚みを有しているために、被
検物の検査波長における透過率も検査精度に大きな影響
を与える。

【００３７】また、被検査物は通常の光学ガラスや石英
ガラスのほか、蛍石等の光学結晶材料であっても検査が
可能である。特に、光学結晶材料は加工が難しく高価で
あるために、この実施の形態の検査方法は有効である。

【００３８】上述したように、工具ガラスを配した被検
物を検査試料とすることで、光学部材を小さく加工する
ことなく内部均質を検査することが可能となった。さら
に、本検査試料１２は、様々な検査方法に対応できる。
具体的な検査方法としては、一般的な目視、投影法、シ
ュリーレン法、干渉法等を用いることができる。ただ
し、最も検査者の熟練を要さず、検査操作が容易で装置
が簡易に済むのは投影法である。

【００３９】（第１の実施の形態）以下、図２を参照し
て、検査方法の一例につき説明する。この実施の形態で
は、上述した検査試料１２に対して、ピンホール法を用
いた場合の光学部材の内部不均質の検査方法の例につい
て説明する。図２は、第１の実施の形態の光学部材の内
部不均質の検査方法の説明に供する概念図である。

【００４０】第１の実施の形態においては、暗室に、光
源１０、検査試料１２およびスクリーン１４を順に並べ
て、この光源１０から検査試料１２に光を照射し、検査
試料１２を透過してスクリーン１４に投影される観察像
を観察する。

【００４１】ここでは、光源１０として、４５０Ｗの超
高圧水銀灯を用いる。また、この超高圧水銀灯が格納さ
れたランプハウス１６には、光源１０のフレアを除去す
るためにピンホール１８を設ける。このピンホール１８
から出射した光を、迷光を除去し、かつ、検査光束を整
えるために凸レンズ２０および絞り２２を介して検査試
料１２に照射する。検査試料１２を透過した光は、スク
リーン１４に達する。ここでは、スクリーン１４とし
て、光がスクリーン上で乱反射せずに観察像が見えやす
いものとして、印刷用紙Ａ、ＪＩＳＰ３１０１（印刷用
紙）に規定する程度のものを用いると良い。また、スク
リーン１４としては、例えばアクリル板に白色の塗料を
むらなく塗布したものを用いても良い。

【００４２】そして、検査試料１２に内部不均質があれ
ば、その投影像がスクリーン１４上に観察像として投影
される。尚、ピンホール１８の大きさを小さくすると、
スクリーン１４上に投影される観察像の解像度は向上す
るが、光量は低下する。一方、ピンホール１８の大きさ
を大きくすると、観察像の解像度は低下するが、光量は
増加する。そこで、この実施の形態においては、スクリ
ーン上における照度が例えば１００ルクス以上となるよ
うに、ピンホール１８の大きさおよび光源１０とスクリ
ーン１４との距離を調整する。

【００４３】また、スクリーン１４上に投影される観察
像の大きさは、検査試料１２の内部不均質の大きさより
も拡大される。この拡大率は、光源１０からスクリーン
１４までの距離をａ、光源１０から検査試料１２までの
距離をｂとすると、ａ／ｂで表される。例えば、ａ＝１
３５ｍｍ、ｂ＝６０ｍｍの場合の拡大率は、ａ／ｂ＝
２．２５となる。

【００４４】次に、検査試料１２について説明する。光
学部材２４は、火炎加水分解法によって製造された石英
ガラスのインゴットから切り出された円筒状の部材であ
る。この光学部材２４は、直径がΦ２００ｍｍであり屈
折率ｎｄが１．４５８５である。この光学部材２４の側
面（円筒面）の研削面は＃１７０の砂掛け面としてあ
る。この側面に、屈折率がｎｄ＝１．４５８５と被検物
の石英ガラス部材と等しく、被検物と同じ形状である円
筒状の研削面を有した工具ガラス３２ａおよび３２ｂを
装着する。これら工具ガラス３２ａおよび３２ｂの研削
面は＃１７０の砂掛け面とする。上述したように、これ
ら工具ガラス３２ａおよび３２ｂは、光学部材２４の直
径方向に関して対向するように、被検物の側面に当てら
れる。さらに、被検物すなわち光学部材２４と工具ガラ
ス３２ａおよび３２ｂとの間には、被検物と同じ屈折率
を持つマッチングオイルを塗布し、保持させて内部不均
質の検査が可能な検査光を透過させる光学面を得てい
る。

【００４５】従って、光が入射する側の工具ガラス３２
ａの表面３４ｂが検査試料１２の入射面３４ｂとなる。
また、光が出射する側の工具ガラス３２ｂの表面３６ｂ
が検査試料１２の出射面３６ｂとなる。

【００４６】そして、光学部材２４の内部不均質を検査
するにあたり、先ず、第１の方向から光学部材２４に光
を照射する。この実施の形態においては、第１の方向か
らの光を得るために、光軸３８が、入射面３４ｂの中央
付近で入射面３４ｂに垂直になるように、検査試料１２
を配置する。そして、検査試料１２に第１の方向から光
を照射して、スクリーン１４上に投影される観察像を観
察する。

【００４７】一方、観察像が観察されない場合には、光
学部材２４のうちの光が透過している部分に内部不均質
がないことが分かる。

【００４８】また、観察像が観察された場合には、検査
試料１２の光の入射面３４ｂおよび出射面３６ｂの少な
くとも一方の表面上であって、印の像が観察像と実質的
に重なる位置に、マジックやテープで当該印を付ける。
すなわち、検査試料１２の光の入射面３４ｂおよび出射
面３６ｂの少なくとも一方の表面上であって、観察像を
通る光路上に印を付ける。ここでは、入射面３４ｂ上に
印を付ける。

【００４９】ところで、内部不均質が存在しない場合に
も、観察像が観察される場合がある。例えば、入射面３
４ｂや出射面３６ｂに傷や曇がある場合にも、観察像が
観察される。このため、観察像が内部不均質に由来する
ものであるのか、それとも、入射面３４ｂや出射面３６
ｂの傷等によるものであるのかを判断する必要がある。

【００５０】そこで、この実施の形態では、入射面３４
ｂに対して第１の方向とは異なる第２の方向から光学部
材２４に光を照射する。第２の方向から光を照射するた
めに、この実施の形態では、検査試料１２を、光軸３８
に垂直な面内、すなわち、スクリーン１４に平行な面内
で平行移動させる。ピンホール１８から出射された光は
広がりを持つ光であって平行光線ではないので、検査試
料１２を平行移動することによって、検査試料１２の入
射面３４ｂに入射する光の入射角度を第１の方向に対し
て変化させることができる。

【００５１】そして、第２の方向から検査試料１２に光
を照射してスクリーン１４に投影された観察像と印の像
とが実質的に重なった場合は、観察像が光学部材２４の
内部不均質に由来するものではなく、印を付けた表面に
由来するものと判断する。

【００５２】一方、観察像と印の像とが重ならなかった
場合には、観察像が印を付けた表面に由来するものでは
ないと判断する。従って、観察像は、実質的に内部不均
質に由来するものと判断される。

【００５３】このように、観察像と印の像との重なり方
によって、その観察像が光学部材２４の内部不均質に由
来するものか、印を付けた表面に由来するものかを容易
に判断することができる。従って、光学部材２４の内部
不均質のより確実な検査方法の実現を図ることができ
る。

【００５４】尚、第１の実施の形態では、測定対象の光
学部材２４にマッチングオイルを介して工具ガラス３２
ａおよび３２ｂを装着したが、光学部材２４の側面や工
具ガラス３２ａ、３２ｂの表面３４ａ、３６ａに研磨面
を得れば、マッチングオイルを塗布する必要はない。

【００５５】また、ここでは、入射面３４ｂにのみ印を
付けたが、この発明では、出射面３６ｂにのみ印を付け
ても良い。また、入射面３４ｂおよび出射面３６ｂの両
方に印を付けても良い。

【００５６】また、ここでは、第２の方向から光を入射
させるために、検査試料１２を平行移動させたが、例え
ば、光軸３８と平行でない軸を回転軸として検査試料１
２を回転させて、入射面３４ｂに対する平行光の入射角
度を第１の方向の角度とは異なる角度に変えても良い。

【００５７】また、第１の実施の形態では、第２の方向
から光を入射させるために、検査試料１２を移動させた
が、例えば、第１の方向からの照射の際の光軸３８上で
ない位置に光源１０を移動させることによって、第１の
方向とは異なる方向から検査試料１２へ光を照射しても
良い。

【００５８】（第２の実施の形態）第２の実施の形態に
おいては、内部不均質の位置を求める。第２の実施の形
態においては、上述した第１の実施の形態において図２
に示した検査試料１２の入射面３４ｂおよび出射面３６
ｂの両方に、第１の方向から光を入射した状態で印を付
ける。入射面３４ｂには、入射側印を付け、出射面３６
ｂには、出射側印を付ける。この入射印の像、出射印の
像および観察像は、スクリーン１４上に重なって投影さ
れる。

【００５９】そして、第２の実施の形態においても、検
査試料１２に、第２の方向から光を照射する。そして、
観察像が入射側印の像または出射側印の像のいずれかと
実質的に重なったままの場合は、観察像は、内部不均質
に由来するものではなく、観察像と実質的に重なった像
がついた面上の傷や曇りに由来するものであることが分
かる。

【００６０】一方、第２の方向から光を照射したとき
に、観察像が、入射側印の像および出射側印の像のいず
れの像とも重ならずに、スクリーン１４上に、入射側印
の像、観察像および出射側印の像が順に一直線上に投影
されている場合は、この観察像は内部不均質に由来する
ものであると判断する。

【００６１】そして、入射側印の像と出射側印の像との
距離に対する、観察像と入射側印の像との距離の比率に
基づいて、内部不均質の位置を求める。例えば、入射側
印の像と出射側印の像との距離がＷで、観察像と入射側
印の像との距離がＬ（＜Ｗ）である場合は、入射面３４
ｂから、入射面３４ｂと出射面３６ｂとの距離である検
査試料１２の厚さにＬ／Ｗをかけた深さの位置に内部不
均質があることが分かる。

【００６２】さらに、例えば、内部不均質が表面付近の
浅い位置に発見された場合には、光学部材２４の内部不
均質に近い表面付近の部分のみを研削することによっ
て、内部不均質を除去することが可能である。このた
め、研削されて一回り小さくなった光学部材２４を光学
素子として利用することが可能となる。その結果、良品
効率の向上を図ることができる。

【００６３】（第３の実施の形態）また、第１および第
２の実施の形態においては、石英ガラスのインゴットか
ら切り出された光学部材２４を検査試料１２として用い
たが、第３の実施の形態においては、光学部材２４を切
り出す前のインゴットを検査試料１２に用いる。

【００６４】この実施の形態において、インゴットの検
査試料は、一端が半球状をしたほぼ円筒形の形状をして
おり、その直径は３７０〜３８３ｍｍであり、その重量
は１９７．８ｋｇであった。このインゴットの円筒状の
側面に、石英ガラスの屈折率に近い屈折率を有するマッ
チングオイルの浸液を介して工具ガラス３２ａおよび３
２ｂを付けて検査試料１２とした。

【００６５】尚、インゴットの全長よりも小さな寸法の
工具ガラス３２ａおよび３２ｂを用いる場合は、検査位
置に応じて、インゴットの側面上に沿って工具ガラス３
２ａおよび３２ｂを順に移動させて観察すると良い。
尚、光源１０として、超高圧水銀灯を用いているので、
インゴットに光源１０からの光を透過させてもスクリー
ン１４上で１００ルクス以上の明るさを確保することが
できる。

【００６６】次に、図３に、図１に示した検査試料１２
の代わりにインゴットを用いた検査試料を観察して発見
された内部不均質を示す。このインゴット４０には、微
小泡４２、泡４４、脈理４６および大泡４８といった内
部不均質が存在している。

【００６７】従来は、インゴットを等間隔で切断して部
材を切り出していたが、切断前に内部不均質の位置が分
かれば、内部不均質が含まれる部材の厚さが薄くなるよ
うにインゴットを切断することができる。図３には、イ
ンゴット４０の切断位置を破線Ｉ〜VIで示す。各破線の
下端の数字は、インゴット４０のヘッド（先端部）から
の長さ（ｍｍ）を表す。各破線でインゴット４０を切断
することにより、第１〜第７の部材が切り出される。第
１の部材５０は、太さの一定でないインゴット４０の先
端の部分を切り分けたものである。そして第２の部材５
２および第３の部材５４を、厚さ１５０ｍｍの一定の厚
さで切り出す。また、第４の部材５６には、微小泡４２
および二つの泡４４が含まれている。また、第５の部材
５８には、脈理４６が含まれている。また、第６の部材
６０には、大泡４８が含まれている。第４および第６の
部材５６、６０は、１５０ｍｍよりも薄い８０ｍｍの厚
さでそれぞれ切り出す。また、第５の部材５８は、７０
ｍｍの厚さで切り出す。そして残りの部分を第７の部材
６２として厚さ２９０ｍｍで切り出す。このように、内
部不均質が含まれる部材の厚さを薄くして切り出すこと
により、良品効率の向上を図ることができる。

【００６８】また、良品効率の向上を図るためには、内
部不均質の存在する箇所でインゴットを切断することに
より、内部不均質の一部または全部を切り代に含めても
良い。また、内部不均質の近くでインゴットを切断し、
切断面を研削して内部不均質を除去しても良い。

【００６９】（第４の実施の形態）第４の実施の形態に
おいては、図４を参照して、シュリーレン光学系を用い
た場合の光学部材の内部不均質の検査方法の例について
説明する。図４は、第４の実施の形態の光学部材の内部
不均質の検査方法の説明に供する概念図である。

【００７０】第４の実施の形態においては、暗室に、光
源７０、第１の凸レンズ７２、検査試料７４、第２の凸
レンズ７６およびスクリーン７８を順に並べ、この光源
７０から第１の凸レンズ７２を介して検査試料７４に光
を照射する。検査試料７４に照射される光は、集光点８
０に集光する。そして、集光点８０に集光した光は遮光
される。検査試料７４は、この集光点８０と凸レンズ７
２との間に配置される。

【００７１】第４の実施の形態では、検査試料７４とし
て、図１を参照して説明した検査試料１２と同じものを
用いている。そして、入射側および出射側にそれぞれ装
着した工具ガラスの表面を入射面８２および出射面８４
としている。シュリーレン光学系では、入射面８２と出
射面８４との平行度が高い程、測定精度が向上する。

【００７２】この検査試料７４に内部不均質がある場合
は、内部不均質を照射した光は集光点８０を通らないた
め遮光されない。そして、遮光されなかった光は第２の
凸レンズ７６を介してスクリーン７８に達する。従っ
て、内部不均質のスクリーン７８上の観察像は、暗いバ
ックグランドに明るい像として観察される。また、観察
像は、内部不均質の形状によって、例えば筋状や斑点状
の像として観察される。シュリーレン光学系では、観察
像が暗いバックグランドに明るい像として観察されるの
で、観察が容易である。

【００７３】観察にあたっては、先ず、検査試料７４の
入射面をスクリーン７８と平行に配置して、第１の方向
から光を照射する。そして、スクリーン７８上に観察像
が観察されない場合は、内部不均質が無いと判断され
る。一方、第１の方向から光学ガラスに光を照射して観
察像が得られた場合に、検査試料の光の入射面および出
射面の少なくとも一方の表面上であって、印の像が観察
像と実質的に重なる位置に、当該印を付ける。ここで実
質的に重なる位置とは、観察像と印の像とが正確に一致
する位置に限らず、例えば、観察像の近傍に印の像が来
る位置であっても良い。

【００７４】ところで、内部不均質がなくとも、入射面
８２や出射面８４に傷がついていると観察像が観察され
ることがある。そのため、観察像が内部不均質に由来す
るものなのか、それとも、入射面８２の傷等に由来する
ものであるのかを判断する必要がある。

【００７５】そこで、入射面に対して第１の方向とは異
なる第２の方向から検査試料７４に光を照射する。ここ
では、第２の方向を得るために、検査試料７４をスクリ
ーン７８と平行な面内で平行移動させる。検査試料７４
に照射する光は、第１の凸レンズ７２を介した集光系で
あって平行光線ではないので、検査試料７４を平行移動
することによって、検査試料７４の入射面８２に入射す
る光の入射角度を第１の方向に対して変化させることが
できる。

【００７６】そして、第２の方向から検査試料７４に光
を照射してスクリーン７８上の観察像と印の像とが実質
的に重なった場合は、観察像が光学ガラスの内部不均質
に由来するものではなく、印を付けた表面に由来するも
のと判断する。

【００７７】一方、観察像と印の像とが重ならなかった
場合には、観察像が印を付けた表面に由来するものでは
ないと判断する。従って、観察像は、実質的に内部不均
質に由来するものと判断される。

【００７８】このように、観察像と印の像との重なり方
によって、その観察像が光学部材の内部不均質に由来す
るものか、印を付けた表面に由来するものかを容易に判
断することができる。従って、光学部材の内部不均質の
より確実な検査方法の実現を図ることができる。

【００７９】また、シュリーレン光学系の場合も、検査
試料の入射面および出射面の両方に印を付ければ、第２
の実施の形態の場合と同様にして、内部不均質の位置を
求めることができる。

【００８０】（第５の実施の形態）第５の実施の形態に
おいては、図５を参照して、シュリーレン光学系を用い
た場合の光学部材の内部不均質の検査方法の例について
説明する。図５は、第５の実施の形態の光学部材の内部
不均質の検査方法の説明に供する概念図である。

【００８１】第５の実施の形態においては、上述の第４
の実施の形態と同様に、暗室に、光源７０、第１の凸レ
ンズ７２、検査試料７４、第２の凸レンズ７６およびス
クリーン７８を順に並べ、この光源７０から第１の凸レ
ンズ７２を介して検査試料７４に光を照射する。

【００８２】但し、第５の実施の形態においては、上述
の第４の実施の形態と異なり、光源７０を第１の凸レン
ズ７２の焦点に配置する。その結果、光源７０から発し
た光は、第１の凸レンズ７２を透過して平行光となる。
この平行光は、第２の凸レンズ７６に入射し、第２の凸
レンズ７６のスクリーン７８側の焦点８６に集光する。
この焦点８６に集光した光は遮蔽される。そして、検査
試料７４は、平行光線を照射するために、第１の凸レン
ズ７２と第２の凸レンズ７６との間に配置される。

【００８３】そして、第１の方向を得るために、ここで
は、検査試料７４の入射面をスクリーン７８と平行に配
置して、平行光を検査試料７４に照射する。第１の方向
から検査試料７４に光を照射して観察像が得られた場合
に、検査試料７４の光の入射面の上であって、印の像が
観察像と実質的に重なる位置に、当該印を付ける。

【００８４】次に、第２の方向から検査試料７４に平行
光を照射するために、平行光と平行でない軸を回転軸と
して検査試料を回転させて、入射面に対する平行光の入
射角度を第１の方向の角度とは異なる角度に変える。こ
のように、シュリーレン光学系における検査試料を照射
する照射光を平行光とすれば、試料を回転させて、検査
試料の入射面に対する入射角度を変えるだけで、容易に
第２の方向からの照射光を得ることができる。

【００８５】そして、第２の方向から検査試料７４を照
射してスクリーン７８上の観察像と印の像とが実質的に
重なった場合は、観察像が光学部材の内部不均質に由来
するものではなく、印を付けた表面に由来するものと判
断する。

【００８６】一方、観察像と印の像とが重ならなかった
場合には、観察像が印を付けた表面に由来するものでは
ないと判断する。従って、観察像は、実質的に内部不均
質に由来するものと判断される。

【００８７】上述した各実施の形態では、この発明を特
定の材料を用い、特定の条件で構成した例についてのみ
説明したが、この発明は多くの変更および変形を行うこ
とができる。例えば、上述した実施の形態においては、
ピンホール法またはシュリーレン光学系を用いた場合に
ついて説明したが、この発明は、これらの場合に限定さ
れるものではなく、例えば、干渉法に適用することもで
きる。

【００８８】また、上述した各実施の形態では、検査試
料の等級分けは行わなかったが、この発明は、標準試料
との比較による等級分けに適用しても良い。例えば、脈
理等の内部不均質が検出されない均質な光透過基板に、
既知の光路差を有するように光透過物質を蒸着し、さら
に、人工的に脈理を形成したものを標準試料として比較
に用いることにより、規格化することも可能である。

【００８９】また、上述した各実施の形態では、スクリ
ーン上の観察像を観察したが、この発明では、必ずしも
スクリーンを用いる必要はなく、例えば、スクリーンの
代わりにカメラを配置して観察像を観察しても良い。

【００９０】以上説明した検査試料および装置を用いて
検査した結果、光学ガラスの脈理の検査方法（ＪＯＧＩ
Ｓ１１−１９７５）における標準試料Ｂ（薄く分散した
脈理で目に見える限界のもの）に相当する脈理を検査す
ることができた。

【００９１】このように、被検物の外周部をそのまま使
って内部を検査できるので、光学素子の完成サイズの状
態で、正確な検査をすることが可能である。特に、高価
な結晶材料では、このことは大きなメリットである。ま
た、外周部に平面部を作製する必要がないために加工の
手間も省ける。

【００９２】

【発明の効果】この発明の光学部材の内部不均質の検査
方法によれば、光学部材を含む検査試料に光を照射して
得られる観察像によってこの光学部材の内部均質を検査
するにあたり、光学部材の表面に、当該表面に嵌合可能
な工具ガラスを装着することにより、検査試料の光の入
射面および出射面を実質的に平行にする。

【００９３】このように、この検査方法によれば、検査
を行う光学部材の表面に、検査光に対して透明な工具ガ
ラスを装着する。この工具ガラスは、光学部材の表面と
一致する形状の面を有している。従って、この面を光学
部材の表面に沿わせた状態で合わせることができる。ま
た、この工具ガラスの、光学部材に接合する面と対向す
る面が平面（光学研磨面）となっている。このような工
具ガラスを用いれば、検査試料の光の入射面および出射
面を実質的に平行にすることができる。よって、従来の
ように光学部材を研磨する必要がなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】工具ガラスの構成を示す図である。

【図２】第１の実施の形態の光学部材の内部均質の検査
方法の説明に供する図である。

【図３】第３の実施の形態おいて観察された、インゴッ
トの内部不均質を示す図である。

【図４】第４の実施の形態の光学部材の内部均質の検査
方法の説明に供する図である。

【図５】第５の実施の形態の光学部材の内部均質の検査
方法の説明に供する図である。

【図６】光学ガラス部材の研磨加工例を示す図である。

【符号の説明】

１０：光源 １２：検査試料 １４：スクリーン １６：ランプハウス １８：ピンホール ２０：凸レンズ ２２：絞り ２４：光学部材 ３２ａ、３２ｂ：工具ガラス ３４ａ、３６ｂ：第１の表面 ３４ｂ：入射面 ３６ｂ：出射面 ３８：光軸 ４０：インゴット ４２：微小泡 ４４：泡 ４６：脈理 ４８：大泡 ５０：第１の部材 ５２：第２の部材 ５４：第３の部材 ５６：第４の部材 ５８：第５の部材 ６０：第６の部材 ６２：第７の部材 ７０：光源 ７２：第１の凸レンズ ７４：検査試料 ７６：第２の凸レンズ ７８：スクリーン ８０：集光点 ８２：入射面 ８４：出射面 ８６：焦点

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光学部材を含む検査試料に光を照射して
   得られる観察像によって該光学部材の内部不均質を検査
   するにあたり、 前記光学部材の表面に、当該表面に嵌合可能な面を有す
   る工具ガラスを装着することにより、検査試料の光の入
   射面および出射面を実質的に平行平面とすることを特徴
   とする光学部材の内部不均質の検査方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の光学部材の内部不均質
   の検査方法において、 第１の方向から前記検査試料に光を照射して観察像が得
   られた場合、前記検査試料の光の入射面および出射面の
   少なくとも一方の表面上であって印の像が前記観察像と
   実質的に重なる位置に当該印を付け、 前記検査試料の入射面に対して前記第１の方向とは異な
   る第２の方向から前記検査試料に光を照射したときに前
   記観察像と前記印の像とが実質的に重なった場合、前記
   観察像が前記印を付けた前記表面に由来するものと判断
   することを特徴とする光学部材の内部不均質の検査方
   法。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の光学部材の内部不均質
   の検査方法において、 前記印として、前記入射面に入射側印、および前記出射
   面に出射側印を付け、 前記第２の方向から光を照射したときの、前記入射側印
   の像と前記出射側印の像との距離に対する、前記観察像
   と前記入射側印の像および前記出射側印の像の少なくと
   も一方との距離の比率に基づいて、内部不均質の位置を
   求めることを特徴とする光学部材の内部不均質の検査方
   法。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の光学部材の内部不均質
   の検査方法において、 前記光学部材を石英ガラスインゴットまたは該インゴッ
   トから切り出された部材とすることを特徴とする光学部
   材の内部不均質の検査方法。
5. 【請求項５】 請求項２に記載の光学部材の内部不均質
   の検査方法において、 前記光学部材に照射する前記光をピンホールを介した照
   射光とすることを特徴とする光学部材の内部不均質の検
   査方法。
6. 【請求項６】 請求項２に記載の光学部材の内部不均質
   の検査方法において、 前記光学部材に照射する前記光を、シュリーレン光学系
   における照射光とすることを特徴とする光学部材の内部
   不均質の検査方法。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の光学部材の内部不均質
   の検査方法において、 シュリーレン光学系における前記照射光を平行光とし、
   該平行光と平行でない軸を回転軸として前記検査試料を
   回転させて、前記入射面に対する前記平行光の入射角度
   を前記第１の方向の角度とは異なる角度に変えることに
   よって、前記第２の方向から該検査試料に前記平行光を
   照射することを特徴とする光学部材の内部不均質の検査
   方法。
8. 【請求項８】 光学部材を含む検査試料に光を照射して
   得られる観察像によって該光学部材の内部不均質を検査
   するときに用いられる工具ガラスであって、 前記光学部材の表面に嵌合可能な第１の表面と、該第１
   の表面に対向する平面光学研磨面である第２の表面とを
   有することを特徴とする工具ガラス。
9. 【請求項９】 請求項８に記載の工具ガラスにおいて、 前記第１の表面が光学研磨面であることを特徴とする工
   具ガラス。
10. 【請求項１０】 請求項８に記載の工具ガラスにおい
    て、 前記光学部材の屈折率と実質的に等しい屈折率を有する
    材料で構成することを特徴とする工具ガラス。